Войти
Радиоспектр часть электромагнитного спектра с частотами от 30 Гц до 300 ГГц. Электромагнитные волны в этом диапазоне частот, называемые радиоволнами, широко используются в современной технике, особенно в электросвязи. Чтобы предотвратить помехи между разными пользователями, генерация и передача радиоволн строго регулируются национальными законами, координируемыми международным органом, Международным союзом электросвязи ( ITU).
Различные части радиочастотного спектра выделяются ITU для различных технологий и приложений радиопередачи; около 40 служб радиосвязи определены в Регламенте радиосвязи (РР) МСЭ. В некоторых случаях части радиочастотного спектра продаются операторам частных служб радиопередачи (например, операторам сотовой связи или вещательным телевизионным станциям) или предоставляются по лицензии. Диапазоны выделенных частот часто называют их предоставленным использованием (например, сотовый спектр или телевизионный спектр). Поскольку это фиксированный ресурс, который пользуется спросом у все большего числа пользователей, радиочастотный спектр в последние десятилетия становится все более перегруженным, и потребность в его более эффективном использовании стимулирует современные телекоммуникационные инновации, такие как транкинговые радиосистемы, расширенный спектр, сверхширокополосный, повторное использование частот, динамическое управление спектром, объединение частот и когнитивное радио.
Границы частоты радиоспектра являются условными в физике и в некоторой степени произвольны. Поскольку радиоволны относятся к категории электромагнитных волн с самой низкой частотой, нижнего предела частоты радиоволн не существует. На высокочастотном конце радиоспектр ограничен инфракрасным диапазоном. Граница между радиоволнами и инфракрасными волнами определяется на разных частотах в разных областях науки. Диапазон терагерц, от 300 гигагерц до 3 терагерц, может рассматриваться либо как микроволны, либо как инфракрасные. Это самый высокий диапазон, отнесенный к категории радиоволн Международным союзом электросвязи, но ученые-спектроскописты считают эти частоты частью дальнего инфракрасного диапазона.
Практические пределы радиоспектра, частот, которые используются практически для радиосвязи, определяются технологическими ограничениями, которые вряд ли будут преодолены. Таким образом, хотя радиочастотный спектр становится все более перегруженным, существует небольшая перспектива появления дополнительных частот полосы за пределами того, что используется в настоящее время.
Самые низкие частоты, используемые для радиосвязи, ограничены увеличением размера требуемых передающих антенн. Размер антенны, необходимой для эффективного излучения радиосигнала, увеличивается пропорционально длине волны или обратно пропорционально частоте. Ниже 10 кГц (длина волны 30 км) требуются приподнятые проволочные антенны диаметром в несколько километров, поэтому очень немногие радиосистемы используют частоты ниже этого. Второе ограничение - это уменьшающаяся полоса, доступная на низких частотах, что ограничивает скорость передачи данных. Аудиомодуляция ниже 30 кГц нецелесообразна, и используется только передача данных с низкой скоростью передачи данных. Самые низкие частоты, которые использовались для радиосвязи, составляют около 80 Гц в системах ELF подводной связи, построенных военно-морскими силами нескольких стран для связи со своими подводными подводными лодками на глубине сотен метров под водой. В них используются огромные наземные дипольные антенны длиной 20–60 км, возбуждаемые мегаваттами мощности передатчика, и передача данных с чрезвычайно низкой скоростью около 1 бит в минуту (17 мбит / с, или около 5 минут на символ).
Самые высокие частоты, используемые для радиосвязи, ограничены поглощением микроволновой энергии атмосферой. По мере увеличения частоты выше 30 ГГц (начало диапазона миллиметрового диапазона ) атмосферные газы поглощают все большее количество энергии, поэтому мощность луча радиоволн экспоненциально уменьшается с увеличением расстояния от передающей антенны. На частоте 30 ГГц полезная связь ограничена примерно 1 км, но с увеличением частоты диапазон, на котором могут приниматься волны, уменьшается. На частоте 300 ГГц радиоволны ослабляются до нуля в пределах нескольких метров, поэтому атмосфера практически непрозрачна.
A радиодиапазон - это небольшой непрерывный участок радиоспектра частот, в котором каналы обычно используются или выделяются для тех же цель. Для предотвращения помех и обеспечения эффективного использования радиочастотного спектра аналогичные службы распределяются по полосам. Например, радиовещание, мобильное радио или навигационные устройства будут размещены в неперекрывающихся диапазонах частот.
Для каждого из этих диапазонов ITU имеет план диапазона, который определяет, как его следует использовать и совместно использовать, чтобы избежать помех и установить протокол для совместимости передатчиков и приемников.
В соответствии с соглашением ITU делит радиоспектр на 12 диапазонов, каждая начинается с длины волны , что соответствует мощности десяти (10) метров, с соответствующей частотой 3 × 10 герц, и каждая охватывает декаду частоты или длины волны. У каждой из этих групп есть традиционное название. Например, термин высокая частота (HF) обозначает диапазон длин волн от 100 до 10 метров, соответствующий диапазону частот от 3 МГц до 30 МГц. Это просто соглашение об именах и не связано с распределением; ITU дополнительно делит каждую полосу на поддиапазоны, выделенные для различных целей. На частотах выше 300 ГГц поглощение электромагнитного излучения атмосферой Земли настолько велико, что атмосфера становится фактически непрозрачной, пока она снова не станет прозрачной в ближнем инфракрасном и частотном диапазонах оптического окна.
Эти радиодиапазоны ITU определены в ITU Регламенте радиосвязи. Статья 2, положение № 2.1 гласит, что «радиочастотный спектр должен быть разделен на девять полос частот, которые должны быть обозначены прогрессивными целыми числами в соответствии со следующей таблицей».
Таблица составлена с учетом рекомендации на IV заседании CCIR, состоявшемся в Бухаресте в 1937 году и одобренном Международной радиоконференцией, состоявшейся в Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси, в 1947 году. Идея дать каждому диапазону номер, в котором число является логарифмом приблизительного среднего геометрического числа верхний и нижний пределы полосы в Гц, взятые из BC Флеминг-Уильямс, который предложил это в письме редактору Wireless Engineer в 1942 году. (Например, приблизительное геометрическое среднее для диапазона 7 составляет 10 МГц или 10 Гц.)
| Название диапазона | Сокращение | номер диапазона ITU | Частота и длина волны | Пример использования |
|---|---|---|---|---|
| Чрезвычайно низкая частота | ELF | 1 | 3–30 Гц. 100,000–10,000 км | Связь с подводными лодками |
| Сверхнизкая частота | SLF | 2 | 30–300 Гц. 10,000–1000 км | Связь с подводными лодками |
| Сверхнизкая частота | ULF | 3 | 300–3000 Гц. 1000–100 км | Подводная связь, связь в шахтах |
| Очень низкая частота | VLF | 4 | 3–30 кГц. 100 –10 км | Навигация, сигналы времени, подводная связь, беспроводная связь пульсометры, геофизика |
| Низкая частота | LF | 5 | 30–300 кГц. 10–1 км | Навигация, сигналы времени, AM длинноволновое радиовещание (Европа и часть Азии), RFID, радиолюбитель |
| Мед ium частота | MF | 6 | 300–3000 кГц. 1000–100 м | AM (средневолновое) радиовещание, любительское радио, лавинные маяки |
| Высокая частота | HF | 7 | 3–30 МГц. 100 –10 м | Коротковолновые передачи, гражданское радио, любительское радио и загоризонтная связь авиационная связь, RFID, загоризонтный радар, автоматическое установление связи (ALE) / Skywave с почти вертикальным падением (NVIS) радиосвязь, морская и мобильная радиотелефонная связь |
| Очень высокая частота | VHF | 8 | 30–300 МГц. 10–1 м | FM, телевидение радиовещание, прямая видимость земля-самолет и связь самолет-самолет, сухопутная подвижная и морская подвижная связь, любительская радиосвязь, метеорологическая радиосвязь |
| сверхвысокая частота | УВЧ | 9 | 300–3000 МГц. 1–0,1 м | Телевизионные передачи, микроволновая печь, микроволновая печь устройства / средства связи, радиоастрономия, мобильные телефоны, беспроводная локальная сеть, Bl uetooth, ZigBee, GPS и радиостанции двусторонней связи, такие как наземная мобильная связь, FRS и GMRS, радиолюбители, спутниковое радио, системы дистанционного управления, ADSB |
| сверхвысокие частоты | СВЧ | 10 | 3–30 ГГц. 100–10 мм | Радиоастрономия, микроволновые устройства / связь, беспроводная локальная сеть, DSRC, самые современные радары, спутники связи, кабельное и спутниковое телевещание, DBS, любитель радио, спутниковое радио |
| Чрезвычайно высокая частота | КВЧ | 11 | 30–300 ГГц. 10–1 мм | Радиоастрономия, высокочастотное микроволновое радиорелейное реле, микроволновая печь дистанционное зондирование, любительское радио, оружие направленной энергии, сканер миллиметровых волн, беспроводная локальная сеть (802.11ad) |
| терагерц или Чрезвычайно высокая частота | ТГц или THF | 12 | 300–3000 ГГц. 1–0,1 мм | Экспериментальная медицинская визуализация для замены рентгеновских лучей, сверхбыстрая молекулярная динамика, конденсированный -материю фи sics, терагерцовая спектроскопия во временной области, терагерцовые вычисления / связь, дистанционное зондирование |
диапазоны частот в микроволновом диапазоне диапазон обозначается буквами. Это соглашение началось около Второй мировой войны с военных обозначений частот, используемых в радаре, который был первым применением микроволн. К сожалению, существует несколько несовместимых систем именования для микроволновых диапазонов, и даже в рамках данной системы точный частотный диапазон, обозначенный буквой, может несколько отличаться в разных областях применения. Одним из широко используемых стандартов является диапазон радиолокационных станций IEEE, установленный Институтом инженеров по электротехнике и электронике.
.
| Полоса. обозначение | Диапазон частот | Объяснение значений букв. |
|---|---|---|
| HF | 0,003–0,03 ГГц | Высокая частота |
| VHF | 0,03–0,3 ГГц | Очень высокий Частота |
| УВЧ | от 0,3 до 1 ГГц | Сверхвысокая частота |
| L | от 1 до 2 ГГц | Длинная волна |
| S | от 2 до 4 ГГц | Короткая волна |
| C | от 4 до 8 ГГц | Компромисс между S и X |
| X | от 8 до 12 ГГц | Используется в WW II для управления огнем, X для креста (как в crosshair ). Экзотические. |
| Ku | от 12 до 18 ГГц | Kurz-under |
| K | от 18 до 27 ГГц | Kurz (немецкий для «краткости») |
| Ka | от 27 до 40 ГГц | Kurz-above |
| V | от 40 до 75 ГГц | |
| W | от 75 до 110 ГГц | W следует за V в алфавите |
| mm или G | от 110 до 300 ГГц | Миллиметр |
| ОБОЗНАЧЕНИЕ БУКВОВОГО ПОЛОСА НАТО | ВЕЩАНИЕ. ДИАПАЗОН. ОБОЗНАЧЕНИЕ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| НОВАЯ НОМЕНКЛАТУРА | СТАРАЯ НОМЕНКЛАТУРА | ||||||
| BAND | FREQUENCY (MHz ) | BAND | FREQUENCY (MHz) | ||||
| A | 0 - 250 | I | 100 - 150 | Band I. 47 - 68 МГц (ТВ) | |||
| Диапазон II. 87,5 - 108 МГц (FM) | |||||||
| G | 150 - 225 | Диапазон III. 174 - 230 МГц (ТВ) | |||||
| B | 250 - 500 | P | 225 - 390 | ||||
| C | 500 - 1 000 | L | 390 - 1 550 | Диапазон IV. 470 - 582 МГц (ТВ) | |||
| Диапазон V. 582 - 862 МГц (ТВ) | |||||||
| D | 1 000 - 2 000 | S | 1 550 - 3 900 | ||||
| E | 2 000 - 3 000 | ||||||
| F | 3 000 - 4 000 | ||||||
| G | 4 000 - 6 000 | C | 3 900 - 6 200 | ||||
| H | 6 000 - 8 000 | X | 6 200 - 10 900 | ||||
| I | 8 000 - 10 000 | ||||||
| J | 10 000 - 20 000 | Ku | 10 900 - 20 000 | ||||
| K | 20 000 - 40 000 | Ka | 20 000 - 36 000 | ||||
| L | 40 000 - 60 000 | Q | 36 000 - 46 000 | ||||
| V | 46 000 - 56 000 | ||||||
| M | 60 000 - 100 000 | W | 56 000 - 100 000 | ||||
| США- ВОЕННЫЕ / SACLANT | |||||||
| N | 100 000 - 200 000 | ||||||
| O | 100 000 - 200 000 | ||||||
| Band | Диапазон частот |
|---|---|
| R band | 1,70–2,60 ГГц |
| диапазон D | 2,20–3,30 ГГц |
| диапазон S | 2,60–3,95 ГГц |
| диапазон E | 3,30–4,90 ГГц |
| диапазон G | от 3,95 до 5,85 ГГц |
| диапазон F | от 4,90 до 7,05 ГГц |
| диапазон C | 5,85 до 8,20 ГГц |
| диапазон H | от 7,05 до 10,10 ГГц |
| диапазон X | от 8,2 до 12,4 ГГц |
| Kuдиапазон | от 12,4 до 18,0 ГГц |
| диапазон K | от 18,0 до 26,5 ГГц |
| Kaдиапазон | от 26,5 до 40,0 ГГц |
| диапазон Q | от 33 до 50 ГГц |
| от 40 до 60 ГГц | |
| диапазон V | от 40 до 75 ГГц |
| диапазон E | от 60 до 90 ГГц |
| Диапазон W | 75–110 ГГц |
| Диапазон F | 90–140 ГГц |
| Диапазон D | 110–170 ГГц |
| Диапазон Y | от 325 до 500 ГГц |
Сравнение частот обозначения диапазонов | Частота | IEEE | ЕС,. НАТО,. США ECM | ITU | ||
|---|---|---|---|---|---|
| no. | сокр. | ||||
| A | |||||
| 3 Гц | 1 | ELF | |||
| 30 Гц | 2 | SLF | |||
| 300 Гц | 3 | ULF | |||
| 3 кГц | 4 | VLF | |||
| 30 кГц | 5 | LF | |||
| 300 кГц | 6 | MF | |||
| 3 МГц | HF | 7 | HF | ||
| 30 МГц | ОВЧ | 8 | ОВЧ | ||
| 250 МГц | B | ||||
| 300 МГц | УВЧ | 9 | УВЧ | ||
| 500 МГц | C | ||||
| 1 ГГц | L | D | |||
| 2 ГГц | S | E | |||
| 3 ГГц | F | 10 | SHF | ||
| 4 ГГц | C | G | |||
| 6 ГГц | H | ||||
| 8 ГГц | X | I | |||
| 10 ГГц | J | ||||
| 12 ГГц | Ku | ||||
| 18 ГГц | K | ||||
| 20 ГГц | K | ||||
| 27 ГГц | Ka | ||||
| 30 ГГц | 11 | EHF | |||
| 40 ГГц | V | L | |||
| 60 ГГц | M | ||||
| 75 ГГц | W | ||||
| 100 ГГц | |||||
| 110 ГГц | mm | ||||
| 300 ГГц | 12 | THF | |||
| 3 ТГц | |||||
Частоты трансляции:
Обозначения частот теле- и FM-радиовещания различаются в зависимости от страны, см. Частоты телевизионных каналов и Диапазон FM-вещания. Поскольку частоты VHF и UHF желательны для многих применений в городских районах, в Северной Америке некоторые части бывшего диапазона телевизионного вещания были переназначены для сотового телефона и различных систем наземной мобильной связи. Даже в выделенном для телевидения распределении устройства ТВ-диапазона используют каналы без местных вещателей.
Диапазон Apex в Соединенных Штатах был выделен до Второй мировой войны для аудиовещания на УКВ; он устарел после введения FM-вещания.
Воздушный диапазон относится к частотам УКВ от 118 до 137 МГц, используемым для навигации и голосовой связи с воздушными судами. Трансокеанские самолеты также несут ВЧ радио- и спутниковые приемопередатчики.
Самым большим стимулом для развития радио была необходимость общаться с кораблями вне зоны видимости берега. С самых первых дней развития радио большие океанские суда несли мощные длинноволновые и средневолновые передатчики. Высокочастотные распределения по-прежнему предназначены для судов, хотя спутниковые системы взяли на себя некоторые из приложений безопасности, ранее обслуживаемых 500 кГц и другими частотами. 2182 кГц - это средневолновая частота, которая до сих пор используется для морской аварийной связи.
Морское УКВ-радио используется в прибрежных водах и для связи на относительно небольших расстояниях между судами и береговыми станциями. Радио разделены по каналам, при этом разные каналы используются для разных целей; морской канал 16 используется для вызова и экстренных ситуаций.
Распределение частот любительского радио различается по всему миру. Несколько полос являются общими для любителей во всем мире, обычно в HF части спектра. Другие полосы являются национальными или региональными только из-за различий в распределении для других служб, особенно в VHF и UHF частях радиоспектра.
Гражданский диапазон радио распределяется во многих странах с использованием разделенных на каналы радиостанций в верхней части КВ диапазона (около 27 МГц). Он используется в личных целях, в целях малого бизнеса и хобби. Другие распределения частот используются для аналогичных услуг в разных юрисдикциях, например, UHF CB выделено в Австралии. Во всем мире существует широкий спектр персональных радиосервисов, обычно делающих упор на связь на малых расстояниях между отдельными лицами или для малых предприятий, упрощенные требования к лицензии или в некоторых странах, охватываемых лицензией класса, и обычно FM-трансиверы, использующие около 1 ватт или меньше.
диапазоны ISM изначально были зарезервированы для использования радиочастотной энергии, не связанного с коммуникациями, например, микроволновые печи, радио -частотный обогрев и аналогичные цели. Однако в последние годы эти полосы наиболее широко использовались маломощными системами связи малого радиуса действия, поскольку пользователям не обязательно иметь лицензию радиооператора. Беспроводные телефоны, беспроводные компьютерные сети, устройства Bluetooth и устройства открывания гаражных ворот - все они используют диапазоны ISM. Устройства ISM не имеют нормативной защиты от помех со стороны других пользователей диапазона.
Полосы частот, особенно в ОВЧ и УВЧ частях спектра, выделяются для связи между фиксированными базовыми станциями и сухопутными подвижными станциями. автомобильные или портативные трансиверы. В США эти службы неофициально известны как бизнес-диапазон радио. См. Также Профессиональная мобильная радиосвязь.
Полицейская радиосвязь и другие службы общественной безопасности, такие как пожарные части и скорая помощь, обычно работают в диапазонах ОВЧ и УВЧ. Транкинговые системы часто используются для наиболее эффективного использования ограниченного количества доступных частот.
Спрос на услуги мобильной телефонной связи привел к выделению больших блоков радиочастотного спектра для сотовых частот.
Надежное радиоуправление использует выделенные диапазоны к цели. Радиоуправляемые игрушки могут использовать части нелицензированного спектра в диапазонах 27 МГц или 49 МГц, но более дорогие модели самолетов, лодок или наземных транспортных средств используют выделенные частоты радиоуправления около 72 МГц. чтобы избежать вмешательства со стороны нелицензионного использования. В 21 веке произошел переход к RC-системам управления с расширенным спектром 2,4 гигагерца.
Лицензированные радиолюбители операторы используют участки 6-метрового диапазона в Северной Америке. Промышленное дистанционное управление кранами или железнодорожными локомотивами использует назначенные частоты, которые различаются в зависимости от региона.
В приложениях радара используются относительно мощные импульсные передатчики и чувствительные приемники, поэтому радар работает в полосах частот, не используемых для других целей. Большинство радиолокационных диапазонов находятся в микроволновой части спектра, хотя в некоторых важных приложениях для метеорологии используются мощные передатчики в диапазоне УВЧ.
